CN110828892B - 一种固态镁硫电池、制备方法及在深海中应用 - Google Patents

一种固态镁硫电池、制备方法及在深海中应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110828892B
CN110828892B CN201911126766.3A CN201911126766A CN110828892B CN 110828892 B CN110828892 B CN 110828892B CN 201911126766 A CN201911126766 A CN 201911126766A CN 110828892 B CN110828892 B CN 110828892B
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnesium
solid
sulfur battery
sulfur
under
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911126766.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110828892A (zh
Inventor
崔光磊
韩鹏献
芦涛
王成栋
岳丽萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology of CAS
Original Assignee
Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology of CAS filed Critical Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology of CAS
Priority to CN201911126766.3A priority Critical patent/CN110828892B/zh
Publication of CN110828892A publication Critical patent/CN110828892A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110828892B publication Critical patent/CN110828892B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0085—Immobilising or gelification of electrolyte
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种固态镁硫电池，该电池包括硫基正极、涂有保护层的镁基负极、聚合物固态电解质膜、铝塑膜外包装，聚合物固态电解质膜由聚合物、镁盐、基体构成，硫基正极包括硫基活性物质、导电剂、粘结剂、集流体，其中硫基活性物质为MxS1‑x，其中M为Se或Sb，0＜x＜1；镁基负极为镁合金，可以是镁与锂、铝、锗、铋、锌、锡中的其中一种合金，其中镁的质量含量为80%‑95%。本发明还公开了固态镁硫电池制备方法。本发明所公开的固态镁硫电池具有高耐压、高安全、高能量密度的特点，可以满足深海装备对电源系统的“三高”苛刻要求。

Description

一种固态镁硫电池、制备方法及在深海中应用
技术领域
本发明属于电化学储能器领域，特别涉及一种固态镁硫电池、制备方法及在深海中应用。
背景技术
在科技力量日益强大的现代化，人类的足印已布遍了占据地球表面29%的陆地；与此同时，占据地表面积71%的海洋仅有5%左右被人类涉猎，剩余的95%仍待开发，尤其是深海领域。21世纪人类对海洋及其资源的勘探、开发和利用水平对整个国家的经济、军事及人们的生活也会带来显著影响。其中海洋潜标系统作为一种调查手段，在海洋环境的监测中起到了重要的作用，其具有以下特点：能够在海平面及以下几千米处进行不间断连续监测；由于其工作时的深度，监测工作基本不受海洋恶劣环境和人类活动的干扰，具备全天候工作的能力；可以形成阵列，以获取全方位的立体数据，增加监测数据的准确度及可控性。由于这些特点，潜标系统备受青睐，潜标系统的大力发展对其能量来源也提出了更加苛刻的要求，开发具有较高能量密度的同时，兼具深海性能的电源系统势在必行。传统锂离子二次电池，受正负极材料、电解液体系、隔膜材料体系等限制，无法满足深海装备对电源系统的高耐压、高安全、高能量密度的“三高”苛刻需求。锂硫电池以其高理论能量密度而备受关注，但锂硫电池自身的几个缺点严重限制了其实际应用：1）锂元素在地壳中的储备有限（0.0065%），大大增加了锂硫电池的制造成本，且金属锂作为锂硫电池负极材料，在电池充放电循环过程中会产生枝晶，容易刺穿隔膜造成电池内部短路引起安全隐患；2）锂硫电池放电过程中产生的中间产物多硫化锂（Li2Sn，4≤n≤8）会溶解于常用的有机电解液，从而穿梭于硫正极和锂负极之间，导致锂负极表面沉积一层绝缘的Li2S/Li2S2，造成活性物质的流失、库伦效率的降低及循环稳定性的下降；再者，硫及放电终产物Li2S均为电子和离子绝缘体，导致电池充放电倍率低下，过电势增加。
镁元素是地壳储量第八的元素（2%）且大部分存储于海洋中，远高于锂元素的储备量（104倍），且镁元素在作为电池负极时不易产生枝晶，在降低电池成本的同时又能增加电池的安全性，金属镁或其合金作为负极时，其理论体积能量密度为3200 Wh/L，高于金属锂负极。
基于以上问题及发明背景，本发明提出以镁合金为负极，固体聚合物为电解质膜，以MxS1-x为硫基正极中的活性物质，其中M为Se或Sb，0＜x＜1，辅以负极界面保护层、导电添加剂等材料，通过热压成型技术，构建了一种高性能固态镁硫电池，为深海高压条件下的深潜器设备提供电能保障。
发明内容
本发明是为了获得能在深海中应用的一种固态镁硫电池，从而满足深海装备对电源系统的高耐压、高安全、高能量密度的“三高”苛刻需求。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种固态镁硫电池，包括硫基正极、涂有保护层的镁基负极、聚合物固态电解质膜、铝塑膜外包装，其特征在于：所述的聚合物固态电解质膜由聚合物、镁盐、基体构成，厚度为5μm ~30μm；所述的硫基正极包括硫基活性物质、导电剂、粘结剂、集流体，其中硫基活性物质为MxS1-x，其中M为Se或Sb，0＜x＜1；所述的镁基负极为镁合金，可以是镁与锂、铝、锗、铋、锌、锡中的其中一种合金，其中镁的质量含量为80%-95%。
所述的聚合物固态电解质膜中的聚合物为氟代脂肪族聚碳酸酯、碳酸酯与二醇类的共聚物中的一种。
所述的聚合物固态电解质膜中的镁盐为Mg(TFSI)2、MgCl2和AlCl3混合物中的一种。
所述的聚合物固态电解质膜中的基体为纤维素无纺膜、海藻纤维无纺膜、芳纶无纺膜、聚芳砜酰胺无纺膜、聚丙烯无纺膜、玻璃纤维膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亚胺无纺膜中的一种。
所述的镁基负极所涂保护层的材料为硝酸锂、锂矾硅氧、锂硅磷氧氮、碳酸锂、氮化锂、磷酸锂、硼氢化锂、钛酸锂、无定形碳中的一种或几种，所涂保护层的厚度为1μm ~20μm。
所述的导电剂为铜粉、银粉、碳黑、导电石墨、碳纳米管、气相生长纤维、石墨烯中的一种或者几种的混合。
所述的粘结剂为聚偏氟乙烯PVDF、聚四乙烯PTFE、羟甲基纤维素CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯酸PAA、丙烯腈多元共聚物LA-133中的一种或者几种的混合。
所述的集流体为铝箔、涂炭铝箔、多孔铝箔、多孔涂炭铝箔中的一种，厚度为10μm~30μm。
本发明还提供了一种所述的固态镁硫电池的制备方法，固态镁硫电池的内部构造型式为：涂有保护层的镁基负极丨聚合物固态电解质膜丨硫基正极丨聚合物固态电解质膜丨涂有保护层的镁基负极丨聚合物固态电解质膜丨硫基正极丨聚合物固态电解质膜丨涂有保护层的镁基负极丨……，按此重复单元形成电芯，且负极总是把正极包住。所述的固态镁硫电池结构单元成型后，将电芯置于铝塑膜外包装中，封装后形成固态镁硫电池单体。
所述的硫基正极通过利用溶剂将硫基活性物质、导电剂、粘结剂在球磨机中球磨，形成浆料，将此浆料涂覆于集流体，真空烘干后得到；其中硫基活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为100 : 10~50 : 10~50。
所述的聚合物固态电解质膜与硫基正极通过热压的方式粘附为一体，热压温度为100℃~220℃，压力为0.5 MPa ~10MPa。
本发明所具有的优点和积极效果是：
本发明首先采用硫基正极、涂有保护层的镁基负极和聚合物固态电解质膜构建固态镁硫电池，相比常规液态锂离子电池能量密度<200Wh/Kg，本发明的固态镁硫电池能量密度高达500Wh/Kg；与常规液态电解液的电池相比，采用固态聚合物电解质膜，可以改善电池在受热、过充状态下的安全性能，同时深海条件下，耐压性能得到大幅度提升；在镁基负极表面涂覆保护层，可以有效抑制镁枝晶的形成，并可以稳定镁金属界面并抑制多硫化物的“穿梭效应”，提高安全性；以MxS1-x为硫基正极中的活性物质，辅以铜粉、银粉、碳黑、石墨烯等导电材料，可以提高其自身的导电性，减少过电势，提高电池倍率性能及循环稳定性；借助热压成型技术，提升电极与聚合物固态电解质膜之间的结合性能，可以改善界面性质和电池的循环性能和安全性，且深海耐压。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
聚合物固态电解质膜制备：按摩尔比为20:20:1称取2,2,3,3-四氟丁二醇、碳酸二苯酯、二丁基二甲氧基锡，置于烧瓶中，惰性气体保护下130℃回流4小时，之后减压反应7小时，再升温至190℃减压反应2小时。反应结束后得到淡黄色固体并将其溶于二甲亚砜中，剧烈搅拌下加入去离子水直至有大量白色沉淀产生，通过抽滤方法分理出其中的白色固体，并用去离子水洗涤数次，烘干后得到氟代聚碳酸酯聚合物固体，后置于氩气保护的手套箱中。在氩气保护手套箱中，将所得到的聚合物固体、镁盐Mg(TFSI)2一起溶于无水乙腈中，室温下搅拌2小时，后均匀地刮涂在基体纤维素无纺膜上，室温下挥发大部分溶剂，之后置于60℃烘箱中干燥24小时，除去残余的溶剂，得到厚度为10μm氟代聚碳酸酯聚合物固态电解质膜。
硫基正极的制备：称取100克硫基活性物质SeS2，35克导电剂（其中铜粉5克，碳黑30g），粘结剂聚偏氟乙烯15克，将上述物质在球磨中，在加入溶剂N-甲基吡咯烷酮情况下，充分搅拌混匀，形成浆料，将此浆料刮涂于厚度为16μm的集流体涂炭铝箔上，真空烘干后得到硫基正极。
涂有保护层的镁基负极制备：取镁与锂的合金材料，呈带状，厚度为50μm，其中镁的质量含量为93%。将保护层材料硝酸锂在溶剂中溶解后，采用喷涂的方式涂覆于此镁锂合金表面，厚度为3μm。
固态镁硫电池的制备：（1）将上述得到的硫基正极与聚合物固态电解质膜通过热压方式粘附为一体，热压温度为120℃，压力为6MPa；（2）将上述得到的涂有保护层的镁基负极、聚合物固态电解质膜和硫基正极按照内部构造型式为：涂有保护层的镁基负极丨聚合物固态电解质膜丨硫基正极丨聚合物固态电解质膜丨涂有保护层的镁基负极丨聚合物固态电解质膜丨硫基正极丨聚合物固态电解质膜丨涂有保护层的镁基负极丨……按此重复单元形成电芯，且负极总是把正极包住；（3）将此电芯置于铝塑膜外包装中，封装后形成固态镁硫电池单体。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为512.7Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为453.5Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.7%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例2
聚合物固态电解质膜制备：按摩尔比为6：5：0.02称取碳酸二乙酯、一缩乙二醇、碳酸钾，置于烧瓶中，惰性气体保护下，120℃下回流10小时，之后升温至150℃回流2小时，再升温至190℃反应2小时，最后减压条件下反应0.5小时以彻底排除体系中生产的小分子，进一步提高聚合反应产物的分子量。反应结束后体系冷却至室温得到蜡黄色固体，将此溶于二氯甲烷中，依次用1 mol/L的盐酸、蒸馏水洗涤数次，分离出有机相，用无水硫酸钠干燥后，旋转蒸发出其中的有机小分子溶剂，得到淡黄色蜡状聚合物固体，后置于氩气保护的手套箱中。将镁盐Mg(TFSI)2、上述得到的碳酸二乙酯与一缩乙二醇共聚合物固体溶于无水乙腈，室温下密封搅拌4小时左右得到均匀的乳液体系，之后将乳液均匀地刮涂在基体纤维素无纺膜上，室温下挥发掉一部分的有机溶剂，后转入60℃烘箱中干燥10小时以彻底除去其中的有机小分子物质，得到表面平整、厚度为10μm碳酸二乙酯与一缩乙二醇共聚合物固态电解质膜。
将实施例1中的氟代聚碳酸酯聚合物固态电解质膜改为本实施例中所制备的碳酸二乙酯与一缩乙二醇共聚合物固态电解质膜，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为510.3Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为450.9Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率93.8%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例3
将实施例1中的硫基活性物质改为TeS2，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为506.1 Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为438.7Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.3%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例4
将实施例1中的聚合物固态电解质膜厚度改为30μm，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为509.7 Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为437.4Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.4%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例5
将实施例1中的聚合物固态电解质膜厚度改为5 μm，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为513.8 Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为455.2Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.6%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例6
将实施例1中的镁基负极中，镁的质量含量改为80%，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为507.8 Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为435.2Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.5%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例7
将实施例1中的镁基负极中，镁的质量含量改为88%，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为509.6 Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为440.5Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.9%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例8
将实施例1中的镁基负极中的镁合金改为镁与铝，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为505.7Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为433.5Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.1%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例9
将实施例8中的镁基负极中，镁的质量含量改为80%，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为505.2Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为429.6Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率92.5%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例10
将实施例8中的镁基负极中，镁的质量含量改为88%，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为502.7Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为425.5Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率93.3%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例11
将实施例1中的镁基负极中的镁合金改为镁与锗，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为510.4Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为443.7Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.4%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例12
将实施例1中的镁基负极中的镁合金改为镁与铋，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为511.2Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为448.6Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.1%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例13
将实施例1中的镁基负极中的镁合金改为镁与锌，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为509.3Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为441.9Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.5%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例14
将实施例1中的镁基负极中的镁合金改为镁与锡，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为512.3Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为451.5Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.2%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例15
将实施例1中的镁盐改为MgCl2和AlCl3混合物，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为502.3Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为425.1Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率93.1%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例16
将实施例1中的聚合物固态电解质膜中的基体改为聚芳砜酰胺无纺膜，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为509.4Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为451.8Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.1%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例17
将实施例1中的聚合物固态电解质膜中的基体改为芳纶无纺膜，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为509.4Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为451.8Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.1%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例18
将实施例1中的聚合物固态电解质膜中的基体改为聚丙烯无纺膜，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为509.9Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为452.6Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.2%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例19
将实施例1中的聚合物固态电解质膜中的基体改为玻璃纤维膜，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为503.1Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为442.7Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.6%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例20
将实施例1中的聚合物固态电解质膜中的基体改为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为506.6Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为446.5Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.8%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例21
将实施例1中的聚合物固态电解质膜中的基体改为聚酰亚胺无纺膜，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为510.3Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为449.6Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.1%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例22
将实施例1中的保护层材料厚度改为20μm，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为506.3Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为446.7Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.1%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例23
将实施例1中的保护层材料改为锂矾硅氧，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为510.1Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为448.7Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.0%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例24
将实施例1中的保护层材料改为锂硅磷氧氮，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为509.5Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为448.1Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.1%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例25
将实施例1中的保护层材料改为碳酸锂，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为508.8Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为447.9Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.9%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例26
将实施例1中的保护层材料改为氮化锂，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为513.8Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为465.9Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率96.7%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例27
将实施例1中的保护层材料改为磷酸锂，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为505.6Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为445.1Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率96.7%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例28
将实施例1中的保护层材料改为硼氢化锂，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为504.8Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为439.9Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率93.7%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例29
将实施例1中的保护层材料改为钛酸锂，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为508.5Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为440.1Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率96.7%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例30
将实施例1中的保护层材料改为无定形碳，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为511.2Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为451.4Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.7%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例31
将实施例1中的保护层材料改为硝酸锂和无定形碳混合物，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为511.8Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为450.9Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率93.9%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例32
将实施例1中的导电剂改为银粉，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为512.4Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为452.5Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.3%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例33
将实施例1中的导电剂改为碳黑，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为511.4Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为447.9Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.6%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例34
将实施例1中的导电剂改为导电石墨，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为510.5Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为448.5Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.7%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例35
将实施例1中的导电剂改为碳纳米管，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为510.7Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为450.8Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.4%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例36
将实施例1中的导电剂改为气相生长纤维，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为505.1Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为442.5Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.7%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例37
将实施例1中的导电剂改为石墨烯，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为512.3Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为452.8Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.5%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例38
将实施例1中的改为石墨烯与碳黑的混合物，其中石墨烯15克，碳黑20克，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为510.9Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为451.3Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.4%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例39
将实施例1中的硫基正极的制备：称取100克硫基活性物质SeS2，35克导电剂（其中铜粉5克，碳黑30g），粘结剂聚偏氟乙烯40克，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为500.1Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为431.2Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率92.5%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例40
将实施例1中硫基正极制备中的粘结剂改为聚四氟乙烯，溶剂N-甲基吡咯烷酮改为水，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为508.7Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为448.1Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.5%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例41
将实施例1中硫基正极制备中的粘结剂改为羟甲基纤维素、丁苯橡胶，其中羟甲基纤维素7克、丁苯橡胶8克，溶剂N-甲基吡咯烷酮改为水，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为508.5Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为447.5Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.3%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例42
将实施例1中硫基正极制备中的粘结剂改为聚丙烯酸，溶剂N-甲基吡咯烷酮改为水，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为508.8Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为447.9Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.8%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例43
将实施例1中硫基正极制备中的粘结剂改为丙烯腈多元共聚物，溶剂N-甲基吡咯烷酮改为水，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为509.2Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为448.8Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.0%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例44
将实施例1中硫基正极制备中的集流体涂炭铝箔的厚度改为30μm，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为500.1Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为438.6Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率95.7%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例45
将实施例1中硫基正极制备中的集流体改为铝箔，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为512.9Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为440.7Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.2%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例46
将实施例1中硫基正极制备中的集流体改为多孔铝箔，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为514.8Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为445.4Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.8%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例47
将实施例1中硫基正极制备中的集流体改为多孔涂炭铝箔，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为518.8Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为460.9Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率96.9%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例48
将实施例1中硫基正极制备中的硫基正极与聚合物固态电解质膜的热压温度改为160℃，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为512.8Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为456.8Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率96.0%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例49
将实施例1中硫基正极制备中的硫基正极与聚合物固态电解质膜的热压温度改为220℃，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为508.7Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为450.8Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.5%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例50
将实施例1中硫基正极制备中的硫基正极与聚合物固态电解质膜的热压时的压力改为0.5 MPa，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为509.8Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为440.7Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率94.3%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
实施例51
将实施例1中硫基正极制备中的硫基正极与聚合物固态电解质膜的热压时的压力改为10 MPa，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为510.8Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为445.7Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率93.6%；经海水浸泡、震动、热滥用、跌落、翻转、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该固态镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池完好无损，且充放电正常。
对比例1
将实施例1中聚合物固态电解质改为液体电解液，成分为0.5 mol/L 的Mg(TFSI)2/乙二醇二甲醚+二乙二醇二甲醚 (溶剂体积比：1/1)，隔膜采用纤维素无纺布膜，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为420.8Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为347.6Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率81.7%；经海水浸泡、震动、跌落、翻转安全性测试表明，该液体镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；但热滥用、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该液体镁硫电池起火、爆炸、漏液，经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该完全变形，液体电解质从电池内部泄露出来。
对比例2
将实施例1中镁基负极保护层去掉，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为500.8Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为387.6Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率83.6%；经海水浸泡、翻转安全性测试表明，该液体镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；但震动、跌落、热滥用、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该液体镁硫电池起火、爆炸、漏液，经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池形状保持不变，但无法正常充放电。
对比例3
将实施例1中聚合物固态电解质与硫基正极不经热压，直接与镁基负极按照电池内部构造制成电池，其余与实施例1相同。
固态镁硫电池的性能测试：经电化学测试表明，该固态镁硫电池在0.1C倍率电流下能量密度为505.8Wh/kg，0.5C倍率电流下能量密度为368.6Wh/kg，0.2C倍率电流下循环500次，容量保持率73.6%；经海水浸泡安全性测试表明，该液体镁硫电池不起火、不爆炸、不漏液；但翻转、震动、跌落、热滥用、短路、过充电、过放电安全性测试表明，该液体镁硫电池起火、爆炸、漏液，经11000米海深压力舱模拟测试表明，深海高压情况下，该电池形状发生变化，无法正常充放电。
以上所述实施例仅代表本发明中的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种固态镁硫电池，包括硫基正极、涂有保护层的镁基负极、聚合物固态电解质膜、铝塑膜外包装，其特征在于：所述的聚合物固态电解质膜由聚合物、镁盐、基体构成，厚度为5μm ~30μm，所述镁盐为MgCl2和AlCl3混合物或Mg(TFSI)2，所述聚合物为碳酸酯与二醇类的共聚物或氟代脂肪族聚碳酸酯；所述的硫基正极包括硫基活性物质、导电剂、粘结剂、集流体，其中硫基活性物质为MxS1-x，其中M为Se或Sb，0＜x＜1；所述的镁基负极为镁合金，为镁与锂、铝、锗、铋、锌、锡中的其中一种合金，其中镁的质量含量为80%-95%。
2.根据权利要求1所述一种固态镁硫电池，其特征在于：所述的聚合物固态电解质膜中的基体为纤维素无纺膜、海藻纤维无纺膜、芳纶无纺膜、聚芳砜酰胺无纺膜、聚丙烯无纺膜、玻璃纤维膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亚胺无纺膜中的一种。
3.根据权利要求1所述一种固态镁硫电池，其特征在于：所述涂有保护层的镁基负极中的保护层的材料为硝酸锂、锂矾硅氧、锂硅磷氧氮、碳酸锂、氮化锂、磷酸锂、硼氢化锂、钛酸锂、无定形碳中的一种或几种，所涂保护层的厚度为1μm ~20μm。
4.根据权利要求1所述一种固态镁硫电池，其特征在于：所述的导电剂为铜粉、银粉、碳黑、导电石墨、碳纳米管、气相生长纤维、石墨烯中的一种或者几种的混合。
5.根据权利要求1所述一种固态镁硫电池，其特征在于：所述的粘结剂为聚偏氟乙烯PVDF、聚四乙烯PTFE、羟甲基纤维素CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯酸PAA、丙烯腈多元共聚物LA-133中的一种或者几种的混合。
6.根据权利要求1所述一种固态镁硫电池，其特征在于：所述的集流体为铝箔、涂炭铝箔、多孔铝箔、多孔涂炭铝箔中的一种，厚度为10μm ~30μm。
7.一种权利要求1所述的固态镁硫电池的制备方法，其特征在于：固态镁硫电池的内部构造型式为：涂有保护层的镁基负极丨聚合物固态电解质膜丨硫基正极丨聚合物固态电解质膜丨涂有保护层的镁基负极丨聚合物固态电解质膜丨硫基正极丨聚合物固态电解质膜丨涂有保护层的镁基负极丨……，按此重复单元形成电芯，且负极总是把正极包住，将电芯置于铝塑膜外包装中，封装后形成固态镁硫电池单体。
8.根据权利要求7所述一种固态镁硫电池的制备方法，其特征在于：所述的硫基正极采用将硫基活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂在球磨机中球磨，形成浆料，将浆料涂覆于集流体，真空烘干后得到；其中硫基活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为100 : 10~50 : 10~50。
9.根据权利要求7所述的一种固态镁硫电池的制备方法，其特征在于：所述的聚合物固态电解质膜与硫基正极通过热压的方式粘附为一体，热压温度为100℃~220℃，压力为0.5MPa ~10MPa。
CN201911126766.3A 2019-11-18 2019-11-18 一种固态镁硫电池、制备方法及在深海中应用 Active CN110828892B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911126766.3A CN110828892B (zh) 2019-11-18 2019-11-18 一种固态镁硫电池、制备方法及在深海中应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911126766.3A CN110828892B (zh) 2019-11-18 2019-11-18 一种固态镁硫电池、制备方法及在深海中应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110828892A CN110828892A (zh) 2020-02-21
CN110828892B true CN110828892B (zh) 2023-02-03

Family

ID=69556231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911126766.3A Active CN110828892B (zh) 2019-11-18 2019-11-18 一种固态镁硫电池、制备方法及在深海中应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110828892B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111916721A (zh) * 2020-08-17 2020-11-10 哈尔滨工业大学 一种以镁锂合金为负极的镁硫二次电池
JPWO2022044428A1 (zh) * 2020-08-28 2022-03-03

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103004010A (zh) * 2010-04-27 2013-03-27 丰田自动车工程及制造北美公司 具有镁阳极和稳定、安全、与硫兼容的电解质的电化学装置
CN106935796A (zh) * 2017-05-16 2017-07-07 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种硫/硫化物/铜三元复合正极及其制备和在镁‑硫电池中的应用
CN107516721A (zh) * 2016-06-16 2017-12-26 宁德新能源科技有限公司 电芯及储能装置
CN108140807A (zh) * 2015-06-08 2018-06-08 离子材料公司 具有多价金属阳极的电池
CN108232288A (zh) * 2017-12-05 2018-06-29 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种包含主链含硫聚合物的固态电解质及其构成固态二次锂电池及其制备及应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9666865B2 (en) * 2015-04-17 2017-05-30 Nanotek Instruments, Inc. Magnesium-sulfur secondary battery containing a metal polysulfide-preloaded active cathode layer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103004010A (zh) * 2010-04-27 2013-03-27 丰田自动车工程及制造北美公司 具有镁阳极和稳定、安全、与硫兼容的电解质的电化学装置
CN108140807A (zh) * 2015-06-08 2018-06-08 离子材料公司 具有多价金属阳极的电池
CN107516721A (zh) * 2016-06-16 2017-12-26 宁德新能源科技有限公司 电芯及储能装置
CN106935796A (zh) * 2017-05-16 2017-07-07 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种硫/硫化物/铜三元复合正极及其制备和在镁‑硫电池中的应用
CN108232288A (zh) * 2017-12-05 2018-06-29 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种包含主链含硫聚合物的固态电解质及其构成固态二次锂电池及其制备及应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Rechargeable Magnesium–Sulfur Battery Technology:;Peiwen Wang and Michael R. Buchmeiser;《ADVANCED FUNCTIONAL MATTERIALS》;20190906;全文 *
镁硫二次电池电解液;李亚琦、左朋建等;《化学进展》;20170518;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110828892A (zh) 2020-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11735771B2 (en) Electrolyte solution and electrochemical device using the same
JP7094436B2 (ja) 複合電解質膜及び該複合電解質膜を含む全固体電池
CN111490252A (zh) 锂金属保护层及其制备方法以及具有该保护层的电池
JP4374661B2 (ja) 非水電解液二次電池
CN108475784A (zh) 二次电池用正极活性物质、二次电池用正极、二次电池、电池组、电动车辆、电力储存系统、电动工具和电子设备
CN113273005A (zh) 二次电池、包括该二次电池的装置、二次电池的制备方法及粘结剂组合物
CN110828892B (zh) 一种固态镁硫电池、制备方法及在深海中应用
CN114024034A (zh) 一种电池
KR20190077319A (ko) 다공성 실리콘 물질 및 전도성 중합체 결합제 전극
CN109786869B (zh) 一种含有受阻胺结构的聚合物在二次锂电池中的应用
CN111162247B (zh) 正极极片及锂离子二次电池
CN109155426A (zh) 锂离子二次电池
CN110034262A (zh) 可再充电锂电池
CN107565088A (zh) 一种金属锂二次电池负极的制备方法
CN112786832A (zh) 一种负极片及锂离子电池
CN115820013A (zh) 电池外壳及其制备方法、二次电池和用电装置
CN114024035A (zh) 一种电池
CN101894971A (zh) 锂离子二次电池
CN110854432A (zh) 电解液以及使用其的电化学装置和电子装置
CN104752760B (zh) 一种多孔自交联型凝胶聚合物电解质、该电解质的制备方法及其在锂离子电池中的应用
CN114927749A (zh) 一种高性能聚合物/无机陶瓷复合固态电解质的制备方法
JP2002367675A (ja) 非水電解質電池
CN212365998U (zh) 一种锂固态电池的电极构造
CN115842125A (zh) 一种正极材料及其制备方法和应用
CN113097645A (zh) 一种复合聚合物电解质隔膜及其制备方法和固态电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant